多孔材料
常见的多孔材料有哪些及应用
常见的多孔材料有哪些及应用
常见的多孔材料有泡沫塑料、多孔陶瓷、多孔金属、多孔玻璃等。
1.泡沫塑料：泡沫塑料是由塑料加工制成的一类轻质多孔材料，具有较低的密度和较高的比表面积。
常见的泡沫塑料有聚苯乙烯泡沫（俗称白板）、聚乙烯泡沫等。
它们主要用于包装材料、保温材料、隔音材料、浮力材料等领域。
例如，聚苯乙烯泡沫广泛应用于建筑保温、冷链物流、汽车零部件、航空航天等领域。
2.多孔陶瓷：多孔陶瓷是制造过程中加入特殊添加剂使陶瓷形成庞大的多孔结构的一类材料。
由于其孔隙结构和热膨胀系数可调节，多孔陶瓷被广泛应用于过滤器、载体、催化剂、吸附剂等领域。
例如，用于高温过滤和除尘的陶瓷过滤器，用于催化反应的多孔陶瓷载体等。
3.多孔金属：多孔金属是一种具有连续的金属骨架和高度分散的细小气孔的材料。
它具有高渗透性和催化性能，广泛应用于过滤材料、传感器、催化剂等领域。
例如，用于燃料电池和水分解器中的多孔金属电极，用于汽车尾气净化的多孔金属催化剂等。
4.多孔玻璃：多孔玻璃是具有大量互相连接的微小孔道的介孔材料。
多孔玻璃具有良好的吸附和分离性能，广泛应用于过滤材料、分离材料等领域。
例如，用于饮用水净化的多孔玻璃过滤器，用于气体分离和吸附的多孔玻璃材料等。
总之，多孔材料由于其独特的孔隙结构和性能，广泛应用于包装、保温、过滤、吸附、分离等领域。
多孔材料概述
多孔材料概述简介多孔材料是一种具有特殊结构的材料，其中包含许多微小的孔隙。
这些孔隙可以是以规则或不规则排列，大小和分布也各不相同。
多孔材料因其独特的性质和广泛的应用而备受关注。
本文将对多孔材料进行全面、详细、完整且深入地探讨。
多孔材料的分类根据孔隙大小，多孔材料可分为微孔材料和介孔材料。
微孔材料的孔隙尺寸通常在2纳米至50纳米之间，而介孔材料的孔隙尺寸可以达到50纳米至500纳米。
根据孔隙结构的形状和类型，多孔材料又可以分为连通孔、非连通孔、开放孔和闭合孔等。
多孔材料的制备方法制备多孔材料的方法多种多样。
下面列举几种常见的制备方法：模板法模板法是一种常用的多孔材料制备方法。
它使用具有孔隙结构的模板材料作为模板，在模板材料上沉积或浸渍其他材料，并经过烧结或溶解来得到多孔材料。
溶胶凝胶法溶胶凝胶法通过溶胶的凝胶化过程制备多孔材料。
首先，将溶胶中的固态颗粒进行分散，并形成胶体溶胶。
然后通过共聚或凝胶化反应使溶胶颗粒连接成网状结构，并形成凝胶。
最后，通过干燥和热处理去除模板剂和获得多孔材料。
碳化法碳化法是一种制备碳基多孔材料的方法。
通常使用金属有机化合物或聚合物作为碳源，在高温下进行热解或碳化反应。
这种方法可以在制备过程中控制孔隙大小和分布，并且可以通过后续处理改变材料的表面性质。
多孔材料的性质与应用多孔材料具有许多独特的性质，这些性质使其在各种领域有着广泛的应用。
下面介绍几个常见的应用领域：吸附材料由于多孔材料具有大量的表面积和高度发达的孔隙结构，因此它们在吸附材料领域具有重要的应用。
多孔材料可以用于气体分离、水处理、催化剂载体等方面。
储能材料多孔材料可以用于制备电池、超级电容器和储氢材料等储能器件。
由于多孔材料具有较高的比表面积和孔隙结构，这些材料具有较高的储能性能和快速的离子传递速度。
隔热材料多孔材料中的孔隙可以减少热传导，因此多孔材料常被用作隔热材料。
这些材料常用于建筑、航空航天和能源行业，以减少能量损失和提高系统效率。
多孔材料
多孔金属的制备
从20世纪初人类开始用粉末冶金方法制备多孔
金属材料算起，多孔金属的制造史已近百年。 所得产品的孔率从原来的百分之十几、二十几 到现在的可达98%以上的高孔率。
目前，已有很多制备多孔金属的工艺方法，其
多孔材料的类型
多孔材料的相对孔隙含量（即孔率，又称孔隙率
或孔隙度）是变化的。 根据孔径尺寸在2nm以下的称为微孔，2nm-50nm为 介孔，而在 50nm 以上的称为大孔。也可根据材料 分为多孔金属、多孔陶瓷、多孔塑料等。 另外根据孔率大小也可分为中低孔率材料和高孔 率材料，前者多为封闭型，后者则会呈现三种类 型：蜂窝材料、开孔泡沫材料、闭孔泡沫材料。
Ⅰ、二维蜂窝材料 Ⅱ、三维开孔泡沫材料 Ⅲ、三维闭孔泡沫材料
多孔材料的基本参量表征
多孔材料是由固相和通过固相形成的孔隙所组成
的复合体，它区别于普通密实固体材料的最显著 特点是具有有用的孔隙。
多孔材料最基本的参量是直接表征其孔隙性状的
指标，如孔率 、孔径、比表面积等。另外多孔 材料的性能也在很大程度上依赖于孔隙形貌、孔 隙尺寸及其分布。
总的来说，目前汽车工业中用量最大的多孔金属材料
在航天、建筑业、铁道业、造船业等领域的应
用也都是利用多孔金属的以上种种优点；
除了上述工程应用外，多孔金属材料还有另外
一些用途，如以金、银为基体的泡沫金属具有 美丽的外观，可考虑作为潜在的新型轻质珠宝 饰物；泡沫铝用来制造奇特的家具、时钟和灯 具等。
X p0 p
XMC
X M Cp0
流体透过法
透过法是通过测量流体透过多孔体的阻力来测算比
表面积的一种方法，其中用的较多的是气体。
在层流条件下，将多孔材料中的孔道视为毛细管通
第十一章多孔材料
一般说来，材料的孔径小，则气体的渗透性差而选择 透过性好；材料的孔径大，则气体的渗透性好而选择透过 性差。介孔材料两方面性能都好，因而受到广泛重视。
O
Si
O
O
O
SiO44- (单聚正硅酸根 )
从 O － Si 连 线投影， 得到平面 图形，中心是 Si 和一个 O 的重叠， 则单聚正硅酸根可表示如右图：
焦硅酸根 Si2O76二聚硅酸根
硅氧四面体共用两个顶点，可连接成长链 ：
通式 [ Si n O 3n + 1 ] ( 2n + 2 ) 这种链状硅酸根之间，通过阳离子相互结合成束，即 成纤维状硅酸盐，如石棉。
于氧原子组成的四面体的包围之中，这些四面体又通过氧
桥连接成不同的骨架结构。来自沸石分子筛具有如下特点：
➢ 在分子筛骨架结构中形成许多有规则的孔道和空腔， 这些孔道和空腔在分子筛形成过程中充满着水分子和一 些阳离子，其中水分子可以通过加热脱除，形成有规则 的孔道和空腔结构骨架，通道的尺寸大到足够允许客体 分子通过，而阳离子则定位在孔道或空腔中一定位置上。
2. 微孔材料
1）微孔材料的结构及特点 微孔材料多为沸石分子筛，其骨架元素是硅、铝(称为
骨架硅、铝)及与其配位的氧原子，也可以用磷、镓、锗、 钒、钛、铬和铁等元素取代或部分取代骨架硅或铝，而形 成一些杂原子型分子筛。
通常在讨论分子筛时，除非特别指明骨架元素外，一 般均指硅铝分子筛。
分子筛
• 1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指 具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质 。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸 附剂、催化剂、离子交换剂等。
多孔材料
SV SW 14103/2
pA 3
Q1- 2
多孔材料孔隙特性的压汞法测定
基本原理:根据毛细管现象，若液体对多孔材料不浸 润 ，则表面张力将阻止液体浸入孔隙。但对孔材料 不浸润（即浸润角液体施加一定压力后，外力即可克 服这种阻力而驱使液体浸入孔隙中。因此，液体充满 一给定孔隙所需压力值即可度量该孔径的大小 。
多孔金属材料
相对于致密金属材料，多孔金属具有许多优良特性， 如密度小、比表面积大、能量吸收性好、热导率低、 换热散热能力高、吸声性和好、隔音性佳、透过性优、 电磁波吸收性好、阻火、抗热震等。
常用多孔金属材料的材质有青铜、镍、钛、铝、不锈 钢，以及其他金属和合金。在所有多孔金属中受到特 别重视的是泡沫铝。
断面直接观测法
首先通过显微镜或投影仪读出断面上规定长度内的 空隙个数，由此计算平均弦长L。
D L /(0.785)2 L / 0.616
气泡法
气泡法是利用对通孔 2r cos r 2 p
材料具有良好浸润性 的液体浸渍多孔样品， 使之充满开孔隙空间， 然后以气体将连通孔 中的液体推出，依据 所用气体压力来计算 孔径值。
总的来说，目前汽车工业中用量最大的多孔金属材料 还是泡沫铝： （1）轻质结构（2）冲击能吸收（3）噪声控制等 其他优点。
在航天、建筑业、铁道业、造船业等领域的应 用也都是利用多孔金属的以上种种优点；
除了上述工程应用外，多孔金属材料还有另外 一些用途，如以金、银为基体的泡沫金属具有 美丽的外观，可考虑作为潜在的新型轻质珠宝 饰物；泡沫铝用来制造奇特的家具、时钟和灯 具等。
多孔金属的制备
从20世纪初人类开始用粉末冶金方法制备多孔 金属材料算起，多孔金属的制造史已近百年。 所得产品的孔率从原来的百分之十几、二十几 到现在的可达98%以上的高孔率。
多孔材料
气泡法
气泡法是利用对通孔材料 具有良好浸润性的液体浸 渍多孔样品，使之充满开 孔隙空间，然后以气体将 连通孔中的液体推出，依 据所用气体压力来计算孔 径值。
2rcosr2p
气体吸附法
在恒温下，将作为吸附质 的气体分压从0.01-1atm逐步 升高，测出多孔试样对其 相应的吸附量，由吸附量 对分压作图，可得到多孔 体的吸附等温线；反之， 测定相应的脱附量，由脱 附量对分压作图，则可得 到对应的脱附等温线 。试 样的孔隙体积由气体吸附 质在沸点温度下的吸附量 计算。
(1r)10 % 0(1s )10 % 0
孔率的ห้องสมุดไป่ตู้定
1 显微分析法：由显微镜观测出截面的总面积 S0 ，和SP， 再通过如下公式计算出其中包含的孔隙面积多孔体的孔率
：
SP SO
100%
2 质量体积直接计算法：
1VM S 100%
满足本方法试样要求的规则形状是立方体、长方体、球体、圆柱 体、管材、圆片等，减小相对误差的作法是采用大体积的试样。
多孔材料
引言
多孔材料普遍存在于我们的周围，在结构、缓冲、减 振、隔热、消音、过滤等方面发挥着重大的作用。高 孔率固体刚性高而密度低，故天然多孔固体往往作为 结构体来使用，如木材和骨骼；而人类对多孔材料使 用，不但有结构的，而且还开发了许多功能用途。
多孔材料：是一类包含大量孔隙的材料，这种多孔固 体材料主要由形成材料本身基本构架的连续固相和形 成孔隙的流体相所组成，介质为气体和液体。
孔率
多孔体中的孔隙有贯通孔、和闭合孔等类型，这些孔率的
总和就是总孔率，即平时所说的“孔率”。大多数使用过
程均是利用其贯通，只有作为漂浮、隔热、包装及其他结
第12章多孔材料
常见的多孔材料
非晶多孔材料： 非晶多孔材料： 硅胶，氧化铝胶，色谱固定相； 粘土，活性炭等，吸附剂； 结晶多孔材料： 结晶多孔材料： 沸石，氧化硅，MOFs, COFs等，多相催化 剂载体。
3
2. 沸石类材料及结构
特征
4
分子筛可筛分不同大小分子 普通筛子 小于筛孔的物质可以过筛， 小于筛孔的物质可以过筛，大于筛 孔的物质过不去。 孔的物质过不去。 分子筛 小于筛孔的分子进入分子筛后被吸 大于筛孔的分子进不去， 附．大于筛孔的分子进不去，从分 子筛晶粒之间的空隙通过。 子筛晶粒之间的空隙通过。
5
天然沸石的名称多与发现地和发现 者有关 人工合成的沸石常以发现者的工作 单位命名 ： 代表Zeolite Socony Mobil 如：ZSM代表 代表
6
国际分子筛学会(IZA)委员会 委员会 国际分子筛学会 根据IUPAC命名原则： 命名原则： 根据 命名原则 给每个确定的骨架结构赋予一个代码， 给每个确定的骨架结构赋予一个代码， 三个英文字母组成） （三个英文字母组成） 例：FAU代表八面沸石 代表八面沸石 相同结构可有不同组成
24
3. 其它类型沸石
EMT的骨架类型是八面沸石 的骨架类型是八面沸石FAU的一个最简 的骨架类型是八面沸石 的一个最简 单的六方类似物。 单的六方类似物。在EMT中，扭曲的β笼层之 中 扭曲的β 间是镜像的关系。 间是镜像的关系。
Viewed along [001]
25
26
γ笼和八角柱笼连接则形成了MER沸石分子筛 笼和八角柱笼连接则形成了 沸石分子筛 γ笼
8
2. 沸石与分子筛的主要性质 组成可调， 组成可调，孔道规则且孔径在多数 分子的尺寸 非常高的表面积和吸附容量 孔道对吸附物有形状选择性 热/化学稳定性 化学稳定性 易再生
材料学中多孔材料的应用
材料学中多孔材料的应用材料学是一门研究材料的科学，通过对材料的组成、结构、性质、制备和性能等方面的研究，发展出一系列材料制备和改性的方法，为人类的工业生产提供了强大的支撑。
其中，多孔材料是材料学中一个非常重要的研究领域，因为它们具有特殊的结构和性能，被广泛应用于许多领域，包括能源、环境、医学、化学、电子等。
一、什么是多孔材料多孔材料是一种具有空隙或孔隙结构的材料，它们的空隙大小和形状可以控制。
多孔材料一般分为有机多孔材料和无机多孔材料。
有机多孔材料一般是由高分子材料组成的，例如聚合物、胶体、淀粉等，它们的孔径大小一般在纳米或微米级别；而无机多孔材料则是由无机材料组成的，例如金属、氧化物、硅化合物等，它们的孔径大小可以达到纳米级以下。
二、应用领域1.能源领域多孔材料在能源领域的应用主要是基于它们具有大的比表面积和高的孔隙率的特性。
例如在锂离子电池中，多孔材料可以作为电极材料的载体，提高电极的容量和充放电效率；在燃料电池中，多孔材料可以用于制备电解质膜和电极，提高燃料电池的性能和稳定性；在太阳能电池中，多孔材料可以作为散光层或反射层，提高太阳能电池的吸收效率和转换效率。
2.环境领域多孔材料在环境领域的应用主要是基于它们具有吸附和分离等特性。
例如在水处理中，多孔吸附材料可以用于去除水中的有害污染物，例如重金属、染料、农药等；在大气污染控制中，多孔材料可以用于去除气体中的有害气体，例如二氧化硫、一氧化碳、甲醛等；在生物医学领域中，多孔材料可以用于制备一些医用材料，例如药物传递系统、骨密度增强材料等。
3.化学领域多孔材料在化学领域的应用主要是基于它们具有大的表面积和高的孔隙度的特性。
例如在催化反应中，多孔材料可以作为载体或者配位基团，提高催化活性和选择性；在分子分离和分析中，多孔材料可以用于制备固相萃取柱和色谱柱，提高分离效率和选择性。
4.电子领域多孔材料在电子领域的应用主要是基于它们具有大的比表面积和高的孔隙度的特性。
多孔材料是
多孔材料是
多孔材料是一种具有许多小孔的材料。
这些小孔可以形成规则或不规则的结构，它们对于材料的性质和用途有着重要的影响。
多孔材料具有以下特点和应用：
首先，多孔材料有较大的比表面积。
由于具有大量的小孔，多孔材料的比表面积可以比相同质量的实心材料大几倍甚至几十倍。
这使得多孔材料在吸附、吸水、蒸发、渗透等方面具有更好的性能。
例如，多孔材料可以用于水处理和废水处理等环境领域，通过吸附和过滤来去除污染物。
其次，多孔材料具有较轻的密度。
由于多孔材料中大部分是空隙，相比实心材料，其密度要小得多。
这使得多孔材料在航空航天、汽车和船舶等领域中应用广泛，可以减轻整体结构的重量，提高运载能力和节能效果。
此外，多孔材料具有良好的声学和热学性能。
多孔材料的小孔可以提供较高的声学阻抗，使其具有较好的声音吸收和隔音效果。
因此，多孔材料被广泛应用于声学隔板、声学吸音板等领域。
同时，多孔材料的小孔也可以隔离热传导和浮动，有助于提高材料的绝热性能。
此外，多孔材料还可以具有较好的机械性能。
通过合理设计多孔结构，可以在材料中形成连通的孔道网络，从而提高材料的韧性、强度和耐磨性。
例如，多孔陶瓷材料常用于高温环境下的隔热和保护，具有优异的耐高温和耐磨性能。
总之，多孔材料具有广泛的应用前景和潜力。
它们在环境工程、航空航天、汽车工程、声学和热学等领域中发挥着重要作用。
随着科技的进步和材料制备技术的发展，多孔材料的性能和应用领域将会得到更多的拓展和改善，为人们的生活和工作带来更多的便利和创新。
第八章多孔材料
6.磷酸铝分子筛（AlPO-n) 7.取代的磷酸铝分子筛
磷酸铝骨架可塑性很大，可将不同的金属引入 骨架，而且可同时引入两个或多个金属，改变 其酸性和催化剂性质。与传统沸石合成条件不 同的是这些材料是在酸性或接近中性的条件下 合成的。 8.其它磷酸盐分子筛 如：磷酸镓、含氟磷酸镓、磷酸锌、磷酸铍、磷 酸铁、磷酸钼、磷酸锡（Ⅱ）、磷酸铟和磷酸 钴。其中V、Co、Mo、Sn、Fe、Ga、In的磷 酸盐均含有非四面体单元。
交换剂， A型沸石被广泛用于洗涤剂的添加剂， 替代对环境有害的磷酸钠。合成的A型沸石是钠 型称为4A分子筛；钾交换的A型沸石称为3A分 子筛；钙交换的A型沸石称为5A分子筛。X型沸 石的表面积可达800㎡/ g，水吸附量高达30%。 2.中硅沸石（2＜Si/Al≤5） 如：Y型沸石、丝光沸石（MOR）、
第八章多孔材料
9.微孔二氧化锗及锗酸盐 氧化锗可以生成多孔材料，Ge-O键长大于
Si-O键长，使得结构中允许的最小键角 （120°~135 °）小于硅酸盐分子筛的130 °~145 °。因此锗酸盐在结构上有更大的自由 度。 10.微孔硫化物
微孔硫化物可以看成是分子筛骨架的氧被硫 所取代，但与氧化物不同的是，在这些硫化物中 由复杂的结构单元Sb3S6、 Sn3S4、Ge4S10等多 面体作为结构基本单元。
Ω 沸石（MAZ）
第八章多孔材料
3.高硅沸石（Si/Al＞5） 如：ZSM-5（MFI）、 ZSM-11（MEL）、β 沸
石（BEA） 4.全硅分子筛（Si/Al接近∞）
优势是没有阳离子，与含有阳离子的硅铝 酸盐沸石相比较有较大的有效孔径尺寸。 5.全硅笼合物 笼合物的结构可以看作是由小环（4、5、6或8 元环）组成的笼堆积而成，尽管骨架较为空旷， 但由于其窗口太小，几乎没有吸附能力，如方 钠石。
多孔材料有哪些
多孔材料有哪些
多孔材料是一种具有很多小孔的材料，这些小孔通常具有微米或亚微米的尺寸。
多孔材料由于具有高比表面积和丰富的内部空间，常常具有很多独特的性质和应用。
以下是一些常见的多孔材料。
1. 泡沫材料：泡沫材料主要由气体或液体包裹在多孔的固体结构中组成，常见的有聚合物泡沫、金属泡沫等。
泡沫材料具有低密度、吸音、隔热等特点，广泛应用于建筑、航空航天、交通工具等领域。
2. 水凝胶：水凝胶是一种含有大量水分子的骨架结构材料，具有良好的可逆可变形性和高吸水性。
水凝胶可以用于生物医学领域的药物缓释、组织工程、人工器官等。
3. 多孔陶瓷：多孔陶瓷是由粉末经过成型、烧结等工艺制成的，具有高温稳定性、化学惰性等特点。
多孔陶瓷广泛应用于过滤、分离、催化等领域。
4. 炭材料：炭材料是以天然或合成的有机物为原料，在高温下经过炭化和活化等处理制得的材料，具有高孔隙度、高比表面积和良好的化学稳定性。
炭材料广泛应用于超级电容器、催化剂、吸附剂等。
5. 多孔金属材料：多孔金属材料是由金属粉末或金属薄片经过成型和烧结等工艺制得的，具有高孔隙度和良好的导热性、导电性等特点。
多孔金属材料广泛应用于过滤、吸附、催化、传
热等领域。
6. 多孔聚合物材料：多孔聚合物材料是通过聚合物的溶液、发泡、相分离等方法制得的，具有低密度、高孔隙度和良好的柔韧性等特点。
多孔聚合物材料广泛应用于吸附剂、分离膜等领域。
以上所列举的多孔材料只是众多多孔材料中的一部分，随着科技的发展以及人们对新领域的探索，新型的多孔材料不断涌现，为各个领域带来新的可能性。
第01章 多孔材料概述-1
• 人类师法自然，制备了一系列人工多孔材料。
几类典型的多孔材料
多孔陶瓷
泡沫塑料
多孔金属
第一章 综述
1.1 多孔材料的概念 1.2 多孔材料的类型
• 1.1 多孔材料的概念
•
顾名思义，多孔材料是一类包含大量孔隙的固体材料，
这种多孔固体材料主要由形成材料本身基本构架的连续相和
形成空隙的流体相所组成，其中流体相又可随孔隙中所含介
⑥ 硅藻土质材料 主要以精选硅藻土为原料，加粘土烧 结而成，用于精滤水和酸性介质；
⑦ 炭质材料 以低灰分煤或石油沥青焦颗粒为原料，或 加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成，用于耐水、冷热强 酸、冷热强碱介质以及空气的消毒和过滤等；
⑧ 塑料泡沫 ⑨ 多孔金属 ⑩ 复合材质
思考题
• 1 什么是多孔材料，它必须具备哪些要素？ •
SBA-15介孔分子筛
宏孔材料
1.2.3 按照获取分类
按照获取方式的不同，多孔材料又可分为天然多孔体和人 造多孔体两种。
天然多孔材料的存在是十分普遍的，例如动物和人类用来 支撑躯体的骨骼，沸石、天然的分子筛等。
人造的多孔体可分为多孔陶瓷、多孔炭、多孔膜、气凝胶、 合成分子筛等，？？？？。
人体骨骼
率材料和高孔隙率材料，前者的孔隙多为封闭型，其中孔
隙的行为类似于致密材料中的夹杂相；
•
后者则随孔隙形态和连续固体形态而呈现出三种形式
(见图1.1)。
•
第一种形式为连续固体作多边形二维排列，其中孔隙
相应地呈柱状分割的存在，类似于蜜蜂的六边形巢穴，因
而可将这种多孔材料称为“蜂窝材料”。
图1.1－a 蜂窝材料
多孔材料
吸附性
06
化学性能
机械性能
应用多孔材料能提高强度和刚度等机械性能,同时降低密度,这样应用在航飞机重量减小到原来的一半。应用多孔材料另一机械性能的改 变是冲击韧性的提高,应用于汽车工业能有效降低交通事故对乘客的创造伤害。
多孔材料的孔径、强度等性能在很大程度上取决于所选用粉末的平均粒度、粒度分布、颗粒形状等；为了制 出预定性能的材料，通常要对粉末进行预处理，如退火、粒度分级、球化和球选以及加入各种添加剂(造孔剂、润 滑剂、增塑剂)等。成形工艺除一般的冷模压-烧结工艺外,还可根据制品的形状尺寸等,选用松装烧结(简单异形 制品)、粉末轧制(厚度0.1～3mm的板、带、管)、挤压 (异形长制品)、等静压制（异形大制品）和粉浆浇注（复 杂异形制品）等工艺（见粉末冶金烧结，粉末冶金成形）。如以金属纤维作原料，常用在液体中沉积的方法制备 均匀分布的纤维毡，然后再压制、烧结成金属纤维多孔材料。用粉末制造泡沫金属，要将发泡剂和固化剂同粉末 均匀混合成形，并在加热过程中经发泡固化和烧结。这类泡沫金属的孔隙度可高达90%以上。为改善综合性能， 还可用不同粒度的粉末制作不同孔径的双层或多层结构的材料，或将粉末与金属网或纤维一起成形，制成纤维增 强材料。
可控孔多孔材料的制备过程相对复杂,且技术条件要求较高。从前面分析的特性来看,可控孔多孔材料拥有许 多无序孔多孔材料所不具备的特性,随着新技术的发展,可控孔多孔材料的制备方法将越来越成熟,这类方法必将 成为今后多孔材料科学的发展趋势。
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工艺
工艺
多孔材料制造多孔材料的粉末原料，可根据用途和性能要求，选用球形和不规则形状的粉末或金属纤维。用 球形粉末易于获得流体阻力小、结构均匀、再生性好的过滤和流态控制用的多孔材料，但这种粉末制品的力学性 能不如不规则形状粉末的制品。不规则形状粉末或纤维用于制造孔隙度高的材料。为了获得由粉末颗粒叠排造成 的多孔结构，制造多孔材料的成形压力和烧结温度一般低于制造烧结致密材料。
多孔材料
多孔材料
3.1 概述 3.2 含油轴承 3.2.1 定义、分类与特点 3.2.2自润滑原理 3.2.3 工艺流程 3.3 过滤器 3.3.1 分类 3.3.2 使用性能 3.3.3制备方法简介
3.1 概述
定义：孔隙度大于15%的材料 孔隙的作用：不是削弱材料的强度等性能 的缺点，而是一种有用的结构。 分类
等静压成形
• 冷等静压（CIP）成形适用于制取长径比大 的多孔性零件与异型制品。制品的密度与 孔隙分布均匀，但尺寸精确较差，且生产 效率低。冷等静压成形的混合料中一般加 有2％～6％的酚醛树脂等物质作黏结剂， 成形性好的粉末也可不加黏结剂。成形压 力一般为50~300MPa。对同粒度的粉末， 成形压力增大时，制品的孔隙度和透过率 都降低。
自润滑原理
水上滑板
倾盆大雨中快速行走汽车的浮上现象
水上滑板
倾盆大雨中快速行走汽车的浮上现象
自润滑原理
自润滑原理
• 热作用：工作时温度上升，油黏度下降， 膨胀，从轴承的孔隙中流出，在摩擦面上 形成油膜，维持润滑；停止时，温度下降， 油收缩，由于毛细作用，回到多孔体。 • 泵作用：轴旋转的力使油从一个方向打入 孔，从另一方向渗出工作面。
3. 多孔材料
• 粉末冶金多孔材料:又称多孔烧结材料。由 球状或不规则形状的金属或合金粉末经成 型、烧结制成。材料内部孔道纵横交错、 互相贯通，一般有15％～60％的体积孔隙 度 ，孔径1～100微米。透过性能和导热、 导电性能好，耐高温 、低温，抗热震，抗 介质腐蚀。用于制造过滤器、多孔电极 、 灭火装置、防冻装置等。
η——润滑油的粘性系数，Pa· s；
V——轴表面的速度， m· s-1； Ｃ——间隙（clearance, 轴承内径与轴的外径之差）， m； P0——油膜压力，Pa； N——轴的旋转数，s－１； d——轴径，m； b——轴承宽度，m。
多孔材料
多孔材料按照孔径大小的不同，多孔材料又可以分为微孔（孔径小于2 nm ）材料、介孔（孔径2-50 nm ）材料和大孔（孔径大于50 nm ）材料。
多孔材料的孔隙度一般在15%以上，最高可达90%以上，孔径从几百埃到毫米级。
多孔材料的孔隙度一般粗分为低孔隙度(<30%)、中孔隙度(30～60%)、高孔隙度(>60%)三类，孔径分为粗孔(>50μm)、中等孔（2～50μm）和微孔(<2μm)三种。
低孔隙度的多孔材料主要是含油轴承，高孔隙度的还包括金属纤维多孔材料和泡沫金属，主要用于电池极板、绝热、消音、防震等。
大量使用的过滤材料和发汗冷却材料（见金属发汗材料）多为中等孔隙度。
过滤用的多孔材料可按过滤精度和流量分成等级系列。
多孔材料，多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。
典型的孔结构有：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，通常称之为“泡沫”材料。
如果构成孔洞的固体只存在于孔洞的边界（即孔洞之间是相通的），则称为开孔；如果孔洞表面也是实心的，即每个孔洞与周围孔洞完全隔开，则称为闭孔；而有些孔洞则是半开孔半闭孔的。
介绍含一定数量孔洞的固体叫多孔材料，是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。
典型的孔结构有一种是由大量多边形孔在平面上聚陶瓷多孔材料集形成的二维结构，由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，通常称之为“泡沫”材料。
有的文献把孔隙率从份的叫多孔材料，大于的叫泡沫材料。
而从大量的国内外文献来看，称为泡沫材料的孔隙率并未大于，如熟知的泡沫铝，其孔隙率往往低于，有的文献把孔隙率从一的叫泡沫材料，还有的文献则认为，由于该材料最初采用发泡法制备，曾称之为发泡材料，以后发展了渗流等制备法，称之为通气性材料，更合适的名称应为多孔泡沫材料，简称多孔材料或泡沫材料。
多孔材料总结
多孔材料总结简介多孔材料是指具有较多孔隙结构的材料，通常由孔隙和固体相组成。
这种特殊的结构使得多孔材料在许多领域具有广泛的应用。
本文将对多孔材料及其相关应用进行概述。
多孔材料的分类根据孔隙尺寸和形状，多孔材料可以分为不同的类别。
最常见的分类方法是根据孔隙尺寸进行分类，可以分为微孔材料、介孔材料和宏孔材料。
1.微孔材料：孔隙尺寸小于2纳米的材料被称为微孔材料。
这种材料通常具有高比表面积和较小的孔隙体积。
2.介孔材料：孔隙尺寸在2纳米到50纳米之间的材料被称为介孔材料。
这种材料具有中等的比表面积和孔隙体积。
3.宏孔材料：孔隙尺寸大于50纳米的材料被称为宏孔材料。
这种材料通常具有较低的比表面积和大的孔隙体积。
多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法多种多样，可以根据材料的特性和所需的孔隙结构选择合适的方法。
1.模板法：使用模板或模具来制备多孔材料的方法。
常见的模板材料有硬质模板（如聚合物颗粒）、软模板（如乳液）、生物模板（如细胞）等。
2.溶胶凝胶法：将溶胶物质溶解在溶剂中，然后通过凝胶化过程形成多孔材料。
这种方法可以控制多孔材料的孔隙结构和形状。
3.气相沉积法：通过化学反应，在气相条件下使气体或气态物质转化为固态材料。
这种方法可以制备出具有高比表面积和均匀孔隙结构的多孔材料。
4.喷雾干燥法：将溶液或浆料喷雾成微小液滴，并通过干燥过程形成多孔材料。
这种方法可以制备出颗粒状的多孔材料。
多孔材料的应用领域由于其独特的结构和特性，多孔材料在以下领域具有广泛的应用。
1.催化剂：多孔材料可以作为催化剂的载体，提供更大的表面积和更多的反应活性位点，从而提高催化反应的效率。
2.吸附剂：多孔材料具有较大的孔隙体积和表面积，可以用于气体和液体的吸附分离，如吸附剂在空气净化、水处理和石油提纯中的应用。
3.药物传递：多孔材料可以作为药物的载体，控制药物的释放速率和释放位置，从而提高药物治疗效果。
4.隔热材料：多孔材料具有较低的热传导性能，可以用作隔热材料，如建筑隔热材料和高温绝缘材料等。
多孔材料有哪些
多孔材料有哪些多孔材料是一类具有开放孔隙结构的材料，其具有较大的比表面积和较高的孔隙率，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域。
多孔材料种类繁多，下面将就常见的多孔材料进行介绍。
一、多孔陶瓷材料。
多孔陶瓷材料是一种常见的多孔材料，其具有优良的耐高温、耐腐蚀性能，常用于化工、冶金等领域。
多孔陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、硅碳化陶瓷、氧化锆陶瓷等，具有较高的比表面积和较好的热稳定性。
二、多孔聚合物材料。
多孔聚合物材料是一种轻质、柔韧的多孔材料，具有良好的吸附性能和机械性能，常用于声学、过滤等领域。
多孔聚合物材料主要包括泡沫塑料、多孔膜材料、多孔纤维材料等，具有较大的孔隙率和较好的可塑性。
三、多孔金属材料。
多孔金属材料是一种具有优良导热性能和机械性能的多孔材料，广泛应用于催化、过滤、隔热等领域。
多孔金属材料主要包括泡沫金属、多孔板材、多孔纤维金属等，具有较高的比表面积和较好的导热性能。
四、多孔玻璃材料。
多孔玻璃材料是一种具有优良的光学性能和化学稳定性的多孔材料，常用于光学、传感等领域。
多孔玻璃材料主要包括泡沫玻璃、多孔玻璃纤维等，具有较好的透光性和较高的化学稳定性。
五、多孔碳材料。
多孔碳材料是一种具有优良的导电性能和化学稳定性的多孔材料，常用于电化学、储能等领域。
多孔碳材料主要包括活性炭、碳纳米管泡沫、多孔碳纤维等，具有较大的比表面积和较好的导电性能。
六、其他多孔材料。
除了上述常见的多孔材料外，还有一些其他类型的多孔材料，如多孔陶瓷复合材料、多孔生物材料等，它们在特定领域具有独特的应用价值。
综上所述，多孔材料种类繁多，各具特点，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域，对于提高材料性能和实现特定功能起着关键作用。
在未来的发展中，随着材料科学的不断进步，相信多孔材料将会有更广阔的应用前景。
多孔材料名词解释
多孔材料名词解释
嘿，你知道啥是多孔材料不？多孔材料啊，就好比是一个超级大的
海绵！你想想看，海绵有那么多的小孔，可以吸收好多好多的水呢。
多孔材料也是这样，它里面有好多好多的孔。
比如说活性炭，那就是一种常见的多孔材料呀！它的那些小孔就像
一个个小口袋，能把各种杂质啊、异味啊都给装进去。
你家里的净水
器里可能就有活性炭呢，它在默默地工作，帮你把水变得更干净。
再说说沸石，这也是很厉害的多孔材料哟！它就像是一个神奇的小
房子，里面有好多房间（孔），可以让一些分子住进去，而把另一些
分子挡在外面。
这多有意思啊！
还有多孔陶瓷，你可以把它想象成是一个布满了小洞洞的陶瓷宝贝。
它强度还挺高，可以用来做各种东西，像过滤器啥的。
多孔材料在我们的生活中可重要啦！难道不是吗？它们在环保领域
发挥着巨大的作用，能净化空气、处理污水。
在化工领域也有它们的
身影，帮助进行各种分离和反应。
多孔材料就像是一群默默奉献的小英雄，虽然我们平时可能不太注
意到它们，但它们却一直在为我们的生活变得更美好而努力着。
所以啊，可别小瞧了这些多孔材料哟！它们真的超级厉害的！我觉得多孔
材料真的是非常神奇又实用的东西，它们给我们的生活带来了很多便
利和好处，我们应该好好感谢它们呢！。
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9.微孔二氧化锗及锗酸盐 氧化锗可以生成多孔材料，Ge-O键长大于 Si-O键长，使得结构中允许的最小键角 （120°~135 °）小于硅酸盐分子筛的130 °~145 °。因此锗酸盐在结构上有更大的自由 度。 10.微孔硫化物 微孔硫化物可以看成是分子筛骨架的氧被硫 所取代，但与氧化物不同的是，在这些硫化物 中由复杂的结构单元Sb3S6、 Sn3S4、Ge4S10等 多面体作为结构基本单元。
•
磷酸铝（AlPO-n)作为类沸石材料， 是另一类分子筛。它们的骨架是由AlO4 四面体和PO4四面体连接而成。从概念 上讲，认为中性的磷酸铝骨架是作为中 性的纯硅分子筛中两个Si被一个Al和一 个P所取代。而且磷酸铝骨架Al或P能被 其它元素多孔材料与它的分类
• 1.1
多孔材料的分类
1.微孔Φ ＜ 2nm 2.介孔 2nm≤Φ≤50nm 3.大孔 Φ＞ 50nm 1.无定形材料 2.次晶材料 3.晶体材料
按孔直径分类
• 按结构特征分类
•
1.2 常用多孔无机材料的制备方法
（1）沉淀法，固体颗粒从溶液中沉 淀出 来生成有孔材料； （2）水热晶化法，如沸石的制备； （3）热分解法，通过加热除去可挥发组 分生成多孔材料； （4）有选择性的溶解掉部分组分； （5）在制造形体（薄膜、片、球块等） 过程中生成多孔（二次孔）。
沸石和分子筛的骨架结构
• 沸石具有三维空旷骨架结构，骨架是由硅氧 四面体 SiO4 4- 和铝氧四面体 AlO4 5-通过共用 氧原子连接而成，它们被统称为TO4四面体（基 本结构单元）。所有TO4四面体通过共享氧原子 连接成多元环和笼，被称为次级结构单元 （SBU）。这些次级结构单元组成沸石的三维骨 架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要 结构特征。 一个骨架结构可以看成是一个或多个次级结 构单元连接而成。
3.高硅沸石（Si/Al＞5） 如：ZSM-5（MFI）、 ZSM-11（MEL）、β 沸 石（BEA） 4.全硅分子筛（Si/Al接近∞） 优势是没有阳离子，与含有阳离子的硅铝 酸盐沸石相比较有较大的有效孔径尺寸。 5.全硅笼合物 笼合物的结构可以看作是由小环（4、5、6或8 元环）组成的笼堆积而成，尽管骨架较为空旷， 但由于其窗口太小，几乎没有吸附能力，如方 钠石。
6.磷酸铝分子筛（AlPO-n) 7.取代的磷酸铝分子筛 磷酸铝骨架可塑性很大，可将不同的金属引入 骨架，而且可同时引入两个或多个金属，改变 其酸性和催化剂性质。与传统沸石合成条件不 同的是这些材料是在酸性或接近中性的条件下 合成的。 8.其它磷酸盐分子筛 如：磷酸镓、含氟磷酸镓、磷酸锌、磷酸铍、磷 酸铁、磷酸钼、磷酸锡（Ⅱ）、磷酸铟和磷酸 钴。其中V、Co、Mo、Sn、Fe、Ga、In的磷 酸盐均含有非四面体单元。
每年10万吨：无磷洗衣粉添加剂 2005年：30万吨A型分子筛 海水淡化、杀菌、杀病毒、干燥、除臭、保 鲜 消除重金属离子：Hg2+ 可持续发展过程中 十分重要： 松花江的治理项目
沸石分子筛的性质
固体酸性催化剂：最大应用，广泛地应 用在石油加工中 Exxon, Mobil, Shell,… GNP的很大 比重 制备方法：NaZNH4Z HZ 国民经济发展的核心技术
硅铝分子筛：亲水
应用：消除环境污染如苯、CO等 香烟过滤嘴：高科技---国家烟草局
沸石分子筛的性质
均一孔径：强烈筛分能力 筛分氧气与氮气：重要应用项目 分子筛膜：水与氢气；氢气与烃 燃料电池重要课题
气体分离
沸石分子筛的性质
强的离子交换能力：nM1m+---mM2n+
洗涤剂：消除水中的Mg2+与Ca2+
（8）阳离子的可交换性； （9）分子筛性质，沸石分离混合物可以基于它们 的分子大小、形状、极性、不饱和度等； （10）良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石 的热稳定性可超过500℃； （11）较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境 中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质 中有较高的稳定性； （12）沸石很容易再生，如加热或减压除去吸附 的分子，离子交换除去阳离子。
第2节 沸石类材料及其结构特征
• 沸石和分子筛的性质 沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的 催化剂和吸附剂，其结构的规则有序性， 决定了其性质的可预测性。沸石不同与其 它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性 质：
（1）骨架组成的可调变性； （2）非常高的表面积和吸附容量 （3）吸附性质能被控制，可从吸水性到疏水性； （4）酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调 整； （5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸 范围之内； （6）孔腔内可以有较强的电场存在； （7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、 反应物或中间物有形状选择性，避免副反应；
11 .八面体氧化物微孔材料（氧化锰、钛酸 盐等） 12 .微孔硼铝酸盐 13 .其它微孔材料 金属有机化合物，具有较高的热稳定 性，可通过加热除去溶剂分子后得到具有 三维孔道结构的分子筛。
沸石分子筛的性质
比表面积大：300-600 m2/g
强吸附性能，且具有选择性吸附气体能力
实例：全硅分子筛：亲油，不吸附水
按所含的SBU分类： 1.双四元环组：LTA等； 2.双六元环组：CHA，GME，FAU，LTL， KFI等； 3.单四元环组：ERI、OFF、LEV、MAZ、 LOS等； 4.五元环组：MOR、MFI、FER等。
按合成方法分类 1.低硅沸石（Si/Al≤2） 如：A型沸石和X型沸石，广泛用于干燥剂和离子 交换剂， A型沸石被广泛用于洗涤剂的添加剂， 替代对环境有害的磷酸钠。合成的A型沸石是钠 型称为4A分子筛；钾交换的A型沸石称为3A分 子筛；钙交换的A型沸石称为5A分子筛。X型沸 石的表面积可达800㎡/ g，水吸附量高达30%。 2.中硅沸石（2＜Si/Al≤5） 如：Y型沸石、丝光沸石（MOR）、 Ω 沸石（MAZ）
---50年代经济制裁的重要内容之一